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1、第二章第二章 增塑剂增塑剂n2.1概述 n2.1.1增塑剂的定义和性能要求n定义:定义:n 增塑剂是一种加入到高分子聚合物体系中能增加它们的可塑性,柔韧性和膨胀性的物质。n n 增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的次价键即范德华力,从而增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物分子链的结晶性,即增加了聚合物的可塑性。增塑剂具备的基本条件n1 增塑剂分子与高聚物的相容性好(相容性不好增塑剂会从树n脂中分离出来)n2 塑化效率高。(加入少量就可获得较高的塑化效率)n3 挥发性低。n4 耐久性好,耐水、油、有机溶剂的抽出。n5 耐寒,耐热,耐霉菌性好。n6 无毒,无味,无臭,无色。n7 价格低廉。2.
2、1.2 增塑剂的分类增塑剂的分类 n1 按与被增塑物的相容性分类n2 按增塑剂的分子量大小分类n3 按应用性能分类n4按化学结构分类n5 按添加方式分类1 按与被增塑物的相容性分类主增塑剂:与被增塑物相容性好,重量相容比达1:1。可单独使用辅助增塑剂:它与被增塑物相容性良好,重量相容比可达1:3。一般不单独使用增量剂:与被增塑物相容性较差,重量相容比低于1:20与主辅增塑剂配合。可降低成本和改善某些性能。2 按增塑剂的分子量大小分类单体型 明确的结构和低分子量的简单化合物,分子量在200-500之间聚合型 平均分子量在1000以上的线型聚合物3 按应用性能分耐寒性增塑剂 被增塑物低温下有良好韧
3、性,主要有癸二酸二辛酯,己二酸二辛酯耐热性增塑剂被增塑物耐热性有提高,主要有双季戊四醇酯,偏苯三酸酯等阻燃性增塑剂:磷酸酯类及含卤化合物防霉(耐菌)性增塑剂 磷酸酯类无毒性增塑剂磷酸二苯辛酯及环氧大豆油通用型增塑剂邻苯二甲酸酯类4 按化学结构分类n邻苯二甲酸酯类n脂肪族二元酸酯类n脂肪族单酯与多元醇的脂肪酸酯类n磷酸酯类n偏苯三酸酯类n烷基磺酸酯类n苯多羧酸酯类n聚酯类n环氧酯类n柠檬酸酯类n含氯化合物5 按添加方式分类外增塑剂:在配料加工过程中加入的增塑剂通常不与聚合物起化学反应,升温时与聚合物形成一种固体溶液。内增塑剂:在树脂合成中,作为共聚单体加进的,以化学键结合在树脂上面。2.2 增塑
4、机理增塑机理 n高分子材料的增塑n是由于材料中高聚物分子链间聚集作用的削弱而造成的。n增塑剂分子插入到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链间的引力,结果增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物分子链的结晶度从而使聚合物塑性增加。2.2.1影响高分子材料塑化的主要因素1聚合物分子存在以下几种作用力范德华力 色散力 瞬间偶极非极性分子-非极性分子之间 诱导力 偶极-非极性分子之间 取向力 偶极-偶极之间氢键(F,O,NH)2 聚合物的结晶度 聚合物链状分子能从卷绕的,杂乱无章的状态变成紧密折迭成型的有规则态。这时结晶就会产生,分子链间自由空间变得更小,距离更短作用力更大。工业生产聚合物不可能是完全
5、结晶,往往是结晶还穿插在无定形区。2.2.2增塑剂作用原理聚合物增塑体系中存在如下几种作用力:聚合物分子与聚合物分子间的作用力(关键)增塑剂本身分子间的作用力增塑剂与聚合物分子间的作用力增塑剂分子插入聚合物之间,削弱大分子之间的作用力而达到增塑。邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的增塑原理PVC各分子链节是有极性的,所以分子链相互吸引在一起。当PVC受热,其分子链的热运动变得激烈,分子链的作用削弱,间隔也增大,此时增塑剂分子插入PVC分子链的间隔中,于是PVC分子链的极性部分和增塑剂的极性部分相互作用。这样得到的PVC增塑体系即使在冷却时,增塑剂仍然保留在原来的位置上,而妨碍了PVC分子链的接近,使PVC分子链的微小热运动变得容易,所以PVC也成了柔软的.2.2.3反增塑作用反增塑:少量增塑剂加入到聚合物中,产生了较多的自由体积,无定形物质中的流体部分生成新的结晶。因此许多树脂变得很有序,而且排列更紧密,结果树脂变得更硬,拉伸强度增大,耐冲击性变坏,伸长率减少。n 克服反增塑作用,加入量增大。使用增塑剂的聚合物使用最多的是聚氯乙烯(85)聚酰胺,聚苯乙烯,聚乙烯和聚丙烯不需增塑硝酸纤维素,醋酸纤维素,聚氯乙烯常需增塑。
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